JP2011255412A - 歯車成形装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】歯車成形装置1は、ダイス3、マンドレル4、パンチ5、ダイスリーブ6、インナーダイ7を備えており、冷間密閉鍛造を行うと共に打抜き加工を行って歯車を成形する。歯車成形装置1は、円環状素材80の貫通穴81にマンドレル4の下端挿入部42を配置して、パンチ5によってダイスリーブ6及びインナーダイ7に対して円環状素材80を加圧し、円環状素材80の一部をダイス3の外歯成形穴31に流動させて外歯を有する歯車形状を成形し、マンドレル4を下降させて、マンドレル4の打抜き刃411とダイスリーブ6の打抜き受け刃61とによって円環状素材80の内周側部分にスプライン溝を打ち抜く。
【選択図】図3
Description
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを備え、
上記ダイス、上記マンドレル、上記パンチ、上記ダイスリーブ及び上記インナーダイによって囲まれた鍛造空間において、上記マンドレル、上記パンチ及び上記ダイスを下降させ、上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチと上記ダイスリーブ及び上記インナーダイとの間に上記円環状素材を加圧して、上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記インナーダイとの間に上記円環状素材の内周側部分を挟持した状態で上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くよう構成してあることを特徴とする歯車成形装置にある(請求項1)。
金型を可動させて上記円環状素材に冷間鍛造を行うことにより、上記外歯を有する歯車形状を成形し、該歯車形状を成形した状態で、上記金型をさらに可動させて上記歯車形状を有する円環状素材に打抜き加工を行うことにより、上記スプライン溝を形成することを特徴とする歯車成形方法にある(請求項5)。
具体的には、外歯は冷間鍛造を行って成形し、スプライン溝は打抜き加工を行って成形する。そして、打抜き加工を行うために、マンドレルには打抜き刃を形成し、ダイスリーブには打抜き受け刃を形成している。
次いで、マンドレルを下降させて、マンドレルの打抜き刃とダイスリーブの打抜き受け刃とによって円環状素材の内周側部分にスプライン溝を打ち抜く。このとき、歯車形状に成形した円環状素材の外周側部分を挟持するパンチ及びダイスリーブに対して、歯車形状に成形した円環状素材の内周側部分を挟持するマンドレル及びインナーダイを下降させることができる。これにより、歯車形状の円環状素材に対して寸法精度に優れたスプライン溝を形成することができる。
それ故、第1の発明の歯車成形装置によれば、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯及びスプライン溝を有する歯車を精度よく成形することができる。
具体的には、外歯は冷間鍛造を行って成形し、スプライン溝は打抜き加工を行って成形する。
それ故、第2の発明の歯車成形方法によれば、上記歯車成形装置の発明と同様に、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯及びスプライン溝を有する歯車を精度よく成形することができる。
第1の発明において、上記パンチは、上記マンドレルの外周に配置したインナーパンチと、該インナーパンチの外周に配置したアウターパンチとからなり、上記インナーパンチによって上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の内周側部分を成形し、上記アウターパンチによって上記ダイスを押し下げながら上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の外周側部分及び上記外歯を成形することが好ましい(請求項2)。
この場合には、インナーパンチによる加圧のタイミングとアウターパンチによる加圧のタイミングとをずらすことにより、歯車の成形に必要な加圧力をより低減することができる。
この場合には、より静水圧に近い状態でスプライン溝の打抜き加工を行うことができ、スプライン溝の加工精度を向上させることができる。
この場合には、パンチによって円環状素材を加圧する際に、円環状の空間へ円環状素材の一部を流動させることが容易であると共に、円環状素材の一部がパンチの係合歯へ逃げることを防ぐことができる。そのため、より精度よく円環状素材を歯車形状に成形することができる。
本例の歯車成形装置1は、図1、図2に示すごとく、外周側部分82に外歯821を有すると共に外周側部分82よりも厚みが縮小した内周側部分83にスプライン溝831を有する歯車8を、円環状素材80から成形する。歯車成形装置1は、以下のダイス3、マンドレル4、パンチ5、ダイスリーブ6、インナーダイ7を備えており、マンドレル4及びパンチ5を下降させる1ショット動作により、冷間密閉鍛造を行うと共に打抜き加工を行って歯車8を成形する。
図1は、本例の歯車成形装置の全体構成を示す図であり、図2は、歯車成形装置における主要部を拡大して示す図である。また、図3〜図12は、説明をわかり易くするために、歯車成形装置を模式的に示す図である。
本例の歯車成形方法においては、金型を可動させて円環状素材80に冷間鍛造を行うことにより、外歯821を有する歯車形状を成形し、歯車形状を成形した状態で、金型をさらに可動させて歯車形状を有する円環状素材80に打抜き加工を行うことにより、スプライン溝831を形成する。
なお、歯車8は、外周側部分82に対する軸方向の中間部分に内周側部分83を一体的に連結したものとすることもできる。この場合には、ダイスリーブ6及びインナーダイ7の上面の形状を変更する。
歯車成形装置1は、図6に示すごとく、インナーパンチ51によって円環状素材80を加圧して歯車形状の内周側部分83を成形し、図8に示すごとく、アウターパンチ52によってダイス3を下降させながら円環状素材80を加圧して歯車形状の外周側部分82及び外歯821を成形するよう構成されている。
また、本例の歯車成形装置1は、より静水圧に近い状態でスプライン溝831の打抜き加工を行うために、インナーパンチ51によって歯車形状の内周側部分83を加圧した状態で、マンドレル4を下降させてスプライン溝831の打抜きを行うよう構成されている。
外歯成形穴31の上端開口部32の回りには、アウターパンチ52の下端部521が配置されて当接する配置凹部33が形成されている。
インナーダイ7の中心部分には、マンドレル4の下端挿入部42を挿入してマンドレル4との位置決めを行う挿入穴72が形成されている。インナーダイ7は、ダイスリーブ6と共にダイス3に対して回転可能に配設されている。
歯車8を成形するに当たっては、図3に示すごとく、ダイス3、ダイスリーブ6及びインナーダイ7を原位置にし、ダイス3の外歯成形穴31内において、ダイスリーブ6の上面に円環状素材80を載置する。次いで、パンチホルダ22を下降させることによって、マンドレル4、インナーパンチ51及びアウターパンチ52を同時に下降させる。このとき、マンドレル4の段差面43とパンチ5の下端面とを揃え、円環状素材80の内周側に円環状空間Sを形成して、マンドレル4、インナーパンチ51及びアウターパンチ52を下降させる。
ここで、図4には、図3におけるA−A線矢視断面を示し、図5には、図3におけるB−B線矢視断面を示す。
ここで、図7には、図6におけるC−C線矢視断面を示す。
これにより、アウターパンチ52によって円環状素材80の外周側部分82が加圧され、円環状素材80の外周側部分82がダイス3の外歯成形穴31の壁面の全体に流動する。
こうして、外周側部分82に対して内周側部分83の厚みが縮小すると共に外周側部分82に外歯821を有する歯車形状が成形され、円環状素材80に対して寸法精度に優れた外歯821を形成することができる。
ここで、図9には、図8におけるD−D線矢視断面を示す。
ここで、図11には、図10におけるE−E線矢視断面を示し、図12には、図10におけるF−F線矢視断面を示す。
そして、外周にはすば状の外歯821を有すると共に内周にスプライン溝831を有する歯車8が成形され、また、円環状素材80の内周側端部がスクラップ84としてインナーダイ7の上に載置される。
その後、パンチホルダ22の上昇によってマンドレル4、インナーパンチ51及びアウターパンチ52を上昇させる。次いで、ダイス3を回転させながらダイスリーブ6及びインナーダイ7を上昇させ、成形した歯車8を取り出すと共に、スクラップ84を取り出す。
それ故、本例の歯車成形装置1及び方法によれば、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯821及びスプライン溝831を有する歯車8を精度よく成形することができる。
21 ダイスホルダ
22 パンチホルダ
3 ダイス
31 外歯成形穴
32 上端開口部
4 マンドレル
41 外周部
411 打抜き刃
42 下端挿入部
43 段差面
5 パンチ
51 インナーパンチ
511 係合歯
52 アウターパンチ
521 下端部
6 ダイスリーブ
61 打抜き受け刃
62 係合歯
7 インナーダイ
71 係合歯
72 挿入穴
8 歯車
80 円環状素材
81 貫通穴
82 外周側部分
821 外歯
83 内周側部分
831 スプライン溝
Claims (5)
- 外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する装置であって、
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを備え、
上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチによって上記ダイスリーブ及び上記インナーダイに対して上記円環状素材を加圧し、該円環状素材の一部を上記ダイスの上記外歯成形穴に流動させて上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くよう構成してあることを特徴とする歯車成形装置。 - 請求項1に記載の歯車成形装置において、上記パンチは、上記マンドレルの外周に配置したインナーパンチと、該インナーパンチの外周に配置したアウターパンチとからなり、
上記インナーパンチによって上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の内周側部分を成形し、上記アウターパンチによって上記ダイスを押し下げながら上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の外周側部分及び上記外歯を成形することを特徴とする歯車成形装置。 - 請求項2に記載の歯車成形装置において、上記インナーパンチによって上記歯車形状の内周側部分を加圧した状態で、上記マンドレルを下降させて上記スプライン溝の打抜きを行うことを特徴とする歯車成形装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の歯車成形装置において、上記マンドレルは、上記打抜き刃を形成した外周部の下方に、該外周部よりも縮径した円形断面状の下端挿入部を形成してなり、
上記パンチによって上記円環状素材を加圧する際には、上記マンドレルにおける上記外周部と上記下端挿入部との間の段差面と、上記パンチの下端面とを揃え、上記円環状素材の内周側に円環状の空間を形成して上記パンチと共に上記マンドレルを下降させることを特徴とする歯車成形装置。 - 外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する方法であって、
金型を可動させて上記円環状素材に冷間鍛造を行うことにより、上記外歯を有する歯車形状を成形し、該歯車形状を成形した状態で、上記金型をさらに可動させて上記歯車形状を有する円環状素材に打抜き加工を行うことにより、上記スプライン溝を形成することを特徴とする歯車成形方法。
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